基于网络的PBL教学模式初步研究

朱秀委等

摘 要： 传统教学方法受到新型教学模式的挑战，而网络化又是当今各领域的发展趋势。本文以EDA课程教学为例，探讨了基于网络的PBL教学模式的应用，首先介绍了EDA课程的背景与特点并阐述了传统教学存在的弊端，然后引入了基于网络的PBL教学模式并分析了其在EDA教学中的必要性和可行性，接着讨论了该教学模式在我校的初步实践过程，最后总结了初步教学效果和存在的问题。

关键词： 电子设计自动化 PBL 网络教学

1.引言

随着计算机技术的快速发展，电子设计自动化（Electronic Design Automation， EDA）这种新型的电子电路设计方法应运而生。相较于传统的电子电路设计方法，EDA技术在设计理念、设计方法与使用工具等各方面具有明显优势，因此，在电子、机械、通信、航空航天、生物、医学、军事等各个领域，EDA技术都得到广泛应用。

面对巨大的社会需求，在包含工科的高校开设EDA技术相关课程是必然的。我校虽以医学专业为主，但包括生物医学工程、电子信息工程与计算机科学等工科专业，因此也开设EDA课程。该课程理论与实践并重，在掌握必要理论知识的基础上，强调学生的动手能力，训练学生的分析、编程及解决问题的综合能力[1]。本课程的学习，旨在让学生掌握EDA技术的基本理论知识，培养学生的实际应用能力，为将来从事相关行业的工作打下坚实基础。

2.问题现状及解决思路

然而，经过三年多的EDA课程教学，回头审视和思考，我们发现该课程教学中存在以下问题。

（1）理论课时较短，完全是传统授课方式。因为包含实验教学，所以EDA课程的理论课时较短。在理论教学时完全采用基于授课的教学方法（Lecture Based Learning，LBL），老师以灌输式给学生“强塞”知识，学生反映知识点抽象难懂，学习兴趣难以持久。

（2）虽有实验课程，但与理论课脱离严重。EDA课程较注重实验教学，但实验课与理论往往有较长的时间间隔。经过一个星期或者更长时间后，学生对理论课上的知识点已经淡忘，进行实验时需要重新讲解或再翻书。如此不仅浪费时间，造成实验效果不理想，而且会大大降低学生的学习兴趣。

（3）师生交流不足，无法及时地解决问题。由于课程安排的原因，除教室或实验室之外，师生交流机会通常很少。学生碰到问题时不能及时得到解决，问题越积越多，就可能“破罐子破摔”，随便应付课程学习。更严重的是，EDA课程的教学目的无法达到，培养出来的学生质量很难得到保证。

针对上述问题，我们考虑采用问题式教学模式（Problem Based Learning，PBL）进行EDA课程的教学。PBL发源并主要应用医学领域的教学工作[2]，在其他领域的应用越来越广[3]，[4]。与传统的LBL教学模式不同，PBL以问题为导向，要求学生发挥主观能动性，带着已知探索未知，在寻找答案的过程中理解知识点，完成任务时收获满足感。尽管具有优势，但若占用本就不足的课堂教学时间，造成必要知识点讲解不透，教学任务无法完成，那就得不偿失了。因此，还要利用当前发展迅猛的网络技术。结合网络的PBL教学模式，不受时空限制，发挥PBL教学优势，同时方便师生交流，势必得到广泛应用。在这种教学模式下，老师、学生与教学平台构成三个基本要素，以网络平台为依托开展新型教学。实际上，应用网络平台开展教学的例子越来越多[5]，[6]。因此，基于网络的PBL教学模式在EDA课程教学中是必要且可行的。

3.基于网络的PBL教学模式的实施方案设计

考虑到新型教学模式可能造成的影响，在EDA课程中依然保留传统的课堂教学方式。同时，将基于网络的PBL教学模式进行初步尝试，该教学模式分为以下步骤开展。

（1）教学前宣传培训。由于学生之前接受的都是LBL教学，对网络PBL教学模式几乎一无所知，因此，需要在学生中开展新教学模式的宣传与培训。例如花一两学时讲解PBL的概念、优势及基本的步骤，告诉学生教学平台地址，具体演示平台上查看问题、回复、上传文档等基本操作过程。

（2）针对内容提出问题。这一步是PBL教学中的关键点。提出的问题要求与课堂教学相呼应，应该是理论知识的延伸或应用。同时，提出的问题要求难度适中，引起学生兴趣，并且具有完成的可能。一般来说，应针对学生的不同情况，提出几个难度不同的问题。

（3）学生分组查阅资料。老师在网络平台上提出问题后，学生按组选题，然后查询资料并设计解决方案。分组可以是学生自行组队，或者由老师指定分组规则产生。每个组必须有一名组长和一名发言人，组长负责组员分工和协调工作，发言人负责对本组解决方案进行报告和解释。

（4）学生分组讨论。一般来说，在提出问题后两周左右进行学生分组讨论。每个小组针对选定的问题给出本组的解决方案，利用网络通讯平台进行实时的语音讨论。在讨论完成之后，将电子版文件上传至网络平台，老师和其他组的学生进行后续评论。

（5）老师点评与总结。针对同一个问题，不同小组给出的解决方案不尽相同。老师要在听取不同小组的方案报告之后，进行点评，肯定方案中正确合理的部分，也要指出错误或不完善的地方。最后，结合不同小组的可取之处，老师给出一个最优解决方案。此外，可对各组表现进行打分，对优秀小组成员给予平时分加分的奖励，以此激发学生兴趣。

4.基于网络的PBL教学模式在我校EDA课程教学中的应用

针对我校的EDA课程教学，我们以学校数字化学习中心为平台，依据上述实施方案中的步骤，对照EDA课程的教学大纲和进度安排，对2012级电子信息工程的学生开展基于网络的PBL教学模式尝试。

首先在数字化学习中心建立EDA技术这门课程（如下图所示），上传教学大纲、课件、网络资源和参考资料等内容，并开放给学生选课。在实际应用之前，先给学生介绍网络平台上的基本模块，讲述PBL的基本过程，让学生有一定的准备知识。

然后，根据教学大纲，配合理论课的授课进度，设计合适的问题进行发布。比如在讲解顺序语句中的CASE语句时，我们结合实际应用提出相关问题。例如CASE语句可以用于设计什么器件？CASE语句书写不当，会造成什么样的硬件错误？给学生一两周的时间找常见器件的VHDL描述方法，筛选其中与CASE语句相关的设计，分析可能出现的硬件问题及原因，并做好问题讨论的发言稿。还有关于其他的知识点的问题设计，在此不一一赘述。

接着，组织学生进行问题讨论。这一步分为两个同时开展的环节，即群语音的在线讨论与网络平台上的文字沟通。前者指通过腾讯QQ群语音或微信语音等途径，与学生保持实时讨论。每组发言人把本组具体的解决方案进行阐述，其他组员可以随时进行补充说明，畅所欲言。后者是指在网络平台上以文字形式进行交流，其优势在于将问题讨论的过程与结果以文字形式进行记录和保存，二者并举保证问题讨论取得较好效果。

最后，针对每次讨论进行一定的点评和小结，并以文档形式给出最优方案，上传平台供日后查阅。对于问题讨论时表现积极活跃、勇于发言的学生，给予表扬并在网络平台中评为“优秀”，在学期末考评时给予一定加分。

5.总结与讨论

本文以高校工科类专业的EDA课程为对象，讨论了基于网络的PBL教学模式在该课程教学中的必要性和可行性，介绍了我校在EDA课程中应用该模式的一些初步经验，以供其他院校老师参考。从已经开展的几次问题讨论看，学生普遍反映这种教学模式很新鲜，不受时空限制很方便。从理论课上随机抽查看，学生对知识点的掌握比例较往年有所提高。总之，本次EDA课程教学改革尝试的结果还是令人满意的，可以进一步推广。

当然，基于网络的PBL教学模式存在一些问题。比如，网络分组讨论时，要求网速较好，否则交流不畅效果不佳；有些学生性格腼腆内向，而讨论时又隔着网络，因此参与发言的积极性还需要进一步调动；对学生的单独评价和考核存在难度，等等。相信随着网络技术的发展、教学方案的不断完善，这些问题可以逐步得到解决。

参考文献：

[1]杜桂芳，张新国，马义德.开设“电子线路EDA实验”课程的理论与实践[J].高等理科教育，2002（3）：44-46.

[2]梁旭东，祝洪澜，黄振宇，等.PBL教学在临床医学面临的机遇与挑战[J].中国高等教育，2012：69-70.

[3]马君.高等工程教育PBL教学法：特征、问题设计及过程[J].高等理科教育，2014（2）：98-103.

[4]高太光，陈培友，杨姝，等.基于PBL的信息管理专业学生创新能力培养方法研究[J].高等理科教育，2013（4）：108-112.

[5]刘思远，王学忠.基于Internet的电子线路EDA实验教学改革实践[J].南京：电气电子教学学报，2004，26（4）：87-89.

[6]魏东海，吴他凡，马宁芳，等.网络式PBL教学模式（W—PBL）在医学教育中的应用[J].高教探索，2014（4）：75-78.